射频容性耦合等离子体放电特性的光谱诊断
刘冲1, 何湘1,*, 张亚春2, 陈建平3, 陈玉东3, 曾小军3, 陈秉岩1, 朱卫华1

Spectroscopic Diagnostics on Discharge Characteristics of RF Capacitive Coupled Plasma
LIU Chong1, HE Xiang1,*, ZHANG Ya-chun2, CHEN Jian-ping3, CHEN Yu-dong3, ZENG Xiao-jun3, CHEN Bing-yan1, ZHU Wei-hua1
功率为800 W时不同气压下极板间电子温度(a)与电子密度(b)分布 2 实验部分 实验搭建了与上述仿真模拟相对应的射频容性耦合等离子体发生装置及其光谱诊断系统, 如 图4 所示, 射频容性耦合等离子体发生装置主要由射频电源、 一对平板紫铜电极、 密闭的放电腔体以及真空设备组成。 实验采用RSG-2000型射频功率源, 输出频率为13.56 MHz, 输出功率在1~2 000 W范围内连续可调。 射频电源通过PSG-ⅢA型射频自动匹配器与密闭腔体内电极相连, 使得射频电源输出的功率尽可能加到负载两端, 避免产生过大的反射功率。 两块平板电极尺寸均为10 cm×10 cm×3 cm, 间距10 cm。 实验腔体为纯玻璃制作, 目的是减少金属对放电电极的干扰。 采用5~15 ℃水冷机对射频电源和匹配器进行水冷, 以防射频电源过热对设备造成损害或电极过热对放电状态造成影响。 真空系统由真空泵与真空计组成, 工作时真空泵抽到该腔体的极限压力5 Pa。 实验开始前, 先将腔体内的气压抽至极限气压, 然后通入纯度为99.999%的Ar气至大气压, 重复多次洗气后, 将腔体抽到工作时所需设定的气压值。 发射光谱诊断系统由光纤探头、 测量范围为200~1 100 nm的AvaSpec-UL2048-RM型四通道光谱仪以及计算机组成。 光纤探头垂直固定并对准电极放电中心区域, 光谱仪将所测得的光信号转变为电信号并用计算机采集和存储。 利用带宽为100 MHz的TBS-1102B型的示波器、 P6039A型高压探头和电流环测量不同射频功率下射频放电时负载端的输入电压与电流值。